生物质能源应用研究现状与发展前景-第2页-北极星固废网

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2.1.1气化生物质能气化是指固体物质在高温条件下，与气化剂(空气、氧气和水蒸气)反应得到小分子可燃气体的过程。所用气化剂不同，得到的气体燃料种类也不同，如空气煤气、小煤气、混合煤气以及蒸汽——氧气煤气等。目前使用最广泛的是空气作为气化剂。产生的气体主要作为燃料，用于锅炉、民用炉灶、发电等场合，也可作为合成甲醇的化工原料。

2.1.2液化液化是指通过化学方式将生物质转换成液体产品的过程。液化技术主要有间接液化和直接液化2类。间接液化就是把生物质气化成气体后，再进一步合成反应成为液体产品;或者采用水解法，把生物质中的纤维素、半纤维素转化为多糖，然后再用生物技术发酵成为酒精。直接液化是把生物质放在高压设备中，添加适宜的催化剂，在一定的工艺条件下反应，制成液化油，作为汽车用燃料，或进一步分离加工成化工产品。这类技术是生物质能的研究热点。

2.1.3热解生物质在隔绝或少量供给氧气的条件下，加热分解的过程通常称之谓热解，这种热解过程所得产品主要有气体、液体、固体3类产品。其比例根据不同的工艺条件而发生变化。最近国外研究开发了快速热解技术，即瞬时裂解，制取液体燃料油[4]。液化油得率以干物质计，可达70%以上。是一种很有开发前景的生物质应用技术。

2.1.4固化将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压条件下，挤压成一定形状。其粘接力主要是靠挤压过程产生的热量，使得生物质中木质素产生塑化粘接。成型物再进一步炭化制成木炭。现已开发成功的成型技术按成型物形状划分主要有3大类：棒状成型、颗粒状成型和圆柱块状成型技术。解决了生物质能形状各异、堆积密度小且较松散、运输和贮存使用不方便的问题，提高了生物质的使用热效率。

2.1.5直接燃烧直接燃烧是生物质最早被使用的传统方式。研究开发工作主要是着重于提高直接燃烧的热效率。如研究开发直接用生物质的锅炉等用能设备。

2.2国外研究概况[5]

20世纪70年代开始，生物质能的开发利用研究已成为世界性的热门研究课题。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划，纷纷投入大量的人力和资金从事生物质能的研究开发。

生物质能利用研究开发工作，国外尤其是发达国家的科研人员作了大量的工作。

美国在生物质利用方面处于世界领先地位。据报道，美国有350多座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林产品加工厂，这些工厂大都位于郊区。发电装机总容量达700MW，提供了大约6.6万个工作岗位。据有关科学家预测，到2010年，生物质发电将达到13000MW装机容量，届时有16.2万hm2的能源农作物和生物质剩余物作为气化发电的原料，同时可安排17万多就业人员。20世纪70年代研究开发了颗粒成型燃料，该技术在美国、加拿大、日本等国得到推广应用。并研究开发了专门使用颗粒成型燃料的炉灶，用于家庭或暖房取暖。在北美有50万户以上家庭使用这种专用取暖炉。美国的颗粒成型燃料，年产量达 80万t。

奥地利成功地推行建立燃烧木质能源的区域供电计划，目前已有八九十个容量为1000～2000kW的区域供热站，年供热10×109MJ。加拿大有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。1998年8月发布了由Freel和BarryA申请的生物质循环流化床快速热解技术和设备。瑞典和丹麦正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在提供高品位电能的同时，满足供热的要求。1999年，瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中，26%是生物质能。加拿大用木质原料生产的乙醇产量为每年17万t。比利时每年以甘蔗渣为原料制取的乙醇量达3.2万t以上。美国每年以农村生物质和玉米为原料生产乙醇约450万t，计划到2010年，可再生的生物质可提供约5300万t乙醇。

在气化、热解反应的工艺和设备研究方面，流化床技术是科学家们关注的热点之一。印度Anna大学新能源和可再生能源中心最近开发研究用流化床气化农林剩余物和稻壳、木屑、甘蔗渣等，建立了一个中试规模的流化床系统，气体用于柴油发电机发电。1995年美国 Hawaii大学和Vermont大学在国家能源部的资助下开展了流化床气化发电工作。Hawaii大学建立了日处理生物质量为100t的工业化压力气化系统，1997年已经完成了设计。建造和试运行达到预定生产能力。Vermont大学建立了气化工业装置，其生产能力达到200t/d，发电能力为 50MW。目前已进入正常运行阶段。

日本从20世纪40年代开始了生物质成型技术研究，开发出单头、多头螺杆挤压成型机，生产棒状成型燃料。其年生产量达25万t左右。欧洲各国开发了活塞式挤压制圆柱及块状成型技术。

美国、新西兰、日本、德国、加拿大等国先后开展了从生物质制取液化油的研究工作。将生物质粉碎处理后，置于反应器内，添加催化剂或无催化剂，经化学反应转化为液化油，其发热量达3.5×104kJ/kg左右，用木质原料液化的得率为绝干原料的50%以上。欧盟组织资助了3个项目，以生物质为原料，利用快速热解技术制取液化油，已经完成100kg/h的试验规模，并拟进一步扩大至生产应用。该技术制得的液化油得率达70%，液化油热值为1.7×104kJ/kg。

原标题：生物质能源应用研究现状与发展前景

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